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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 6kW Buck Converter, Mikrocontroller gesteuert


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Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Hallo zusammen,

Ich bin gerade bei einer Machbarkeitsstudie für einen 6kW 
Buck-Controller.
Dabei stellt sich neben der entsprechenden Leistungselektronik die 
Überlegung nach der Ansteuerung.
Diesbezüglich sollte sich ein 6kW Modul ähnlich wie ein 6W Modul steuern 
lassen. (oder???)
Jetzt gibt es die Möglichkeit die Logik diskret aufzubauen, ein fertiges 
IC zu verwenden oder einen Mikrocontroller zu verwenden.
Da ich in einem weiteren Schritt Oberschwingungen gezielt vermeiden / 
dämpfen will, bin ich von der Idee, einen Mikrocontroller zu verwenden 
sehr angetan.

Jetzt zu meiner eigentlichen Frage:
Welche Nachteile hat die variante mit einem Mikrocontroller (z.B. 
ATmega) weil diese nur selten verwendet wird?

Auf welche Dinge sind weiters wichtig und sollten nicht vergessen 
werden?
Was mir bereits eingefallen ist:
- Bei einem Wirkungsgrad von 99.8% fallen 12W Verlustleistung an
- Induktivität mit ausreichender Spannungs-Zeit-Fläche
- Möglichst hohe Schaltrate für kleineres L
- Ausreichende Taktfrequenz (16MHz sollten für 100kHz ausreichend sein)
- Oberschwingungen Netzseitig und Ausgangsseitig
- Keine Rückspeisung wenn nicht vorgesehen


Threads welche eventuell interessant sind:
Beitrag "Buck Converter Spannung mit Arduino regeln?"

Autor: jz23 (Gast)
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Andreas G. schrieb:
> - Möglichst hohe Schaltrate für kleineres L

vs.

> - Ausreichende Taktfrequenz (16MHz sollten für 100kHz ausreichend sein)


Und du fragst, warum man µCs so selten für sowas nimmt. Da haste gleich 
schonmal einen triftigen Grund. Davon abgesehen, dass du bei 16MHz und 
100kHz Schaltfrequenz gerade mal 160 Takte zur Berechnung und dem Setzen 
der Pins hast. Und auch nur 160 Stufen Auflösung. Ist jetzt nicht so der 
Knüller...

Würde mich wundern, wenn du das mit 60W auf Anhieb hinbekommst, bei 6kW 
braucht man nicht weiter über den Ansatz nachdenken.

Autor: Kai S. (kai1986)
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Hallo,

spontan würde ich mich da im Bereich DSP umsehen, ohne das ich Ahnung 
hab, was die Anforderungen bei einem Leistungsschaltwandler dieser Größe 
sind. Mit 160 Zyklen pro Schaltung bei nem ATMega brauchst du 
berechnungsmäßig nämlich nicht mehr viel machen.

Gruß Kai

Autor: Falk B. (falk)
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@ Andreas Gruber (mrperfekt)

>Diesbezüglich sollte sich ein 6kW Modul ähnlich wie ein 6W Modul steuern
>lassen. (oder???)

Im Prinzip ja. Aber wenn was schief geht, macht es deutlich mehr BUMMS!

>Jetzt gibt es die Möglichkeit die Logik diskret aufzubauen,

Macht kein Mensch mehr so.

>ein fertiges
>IC zu verwenden oder einen Mikrocontroller zu verwenden.

Sicher.

>Da ich in einem weiteren Schritt Oberschwingungen gezielt vermeiden /
>dämpfen will, bin ich von der Idee, einen Mikrocontroller zu verwenden
>sehr angetan.

Wer ist das heute nicht.

>Welche Nachteile hat die variante mit einem Mikrocontroller (z.B.
>ATmega) weil diese nur selten verwendet wird?

Naja, ATmega ist da schon etwas eng. Bei kleiner PWM-Frequenz mag das 
vielleicht noch passen, aber man muss einigermaßen tricksen. Es ist 
besser, einen dafür passenden uC auszuwählen. Einer davon ist der 
PICCOLO von TI, den kann ich empfehlen.

>Auf welche Dinge sind weiters wichtig und sollten nicht vergessen
>werden?

Passende Hardware im uC.

>- Bei einem Wirkungsgrad von 99.8% fallen 12W Verlustleistung an

Träumer ;-)

>- Induktivität mit ausreichender Spannungs-Zeit-Fläche

Aka Sättigungsstrom.

>- Möglichst hohe Schaltrate für kleineres L

Ja. Bis dir die Leistungsstufen wegkochen ;-)

>- Ausreichende Taktfrequenz (16MHz sollten für 100kHz ausreichend sein)

Nö. Da hat selbst ein Piccolo mit 60 MHz ordentlich zu schnaufen.

>- Oberschwingungen Netzseitig und Ausgangsseitig

Ist eher eine Frage der Topologie und Filterung. Es gab hier mal einen 
Experten, Fralla. Vielleicht kannst du den direkt anschreiben.

>- Keine Rückspeisung wenn nicht vorgesehen

Macht die Sache einfacher.

>Beitrag "Buck Converter Spannung mit Arduino regeln?"

Was lernst du aus der Diskussion? Eher weniger.

Für einen Schaltregler mit 6kW braucht man einige Schutzschaltungen. 
Cycle by cycle Strombegrenzung, Überspannungsschutz und andere. Die 
brauchst du nicht nur im Betrieb sondern vor allem für die 
Inbetriebnahme und Test, damit dir nicht im Stundentakt die 
Leistungshalbleiter abrauchen ;-)

Autor: Johannes S. (jojos)
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es gibt auch µC die haben passende Hardware Unterstützung, z.B. die 
LPC800er von NXP. Die haben einen SCT, state configurable timer, der 
einmal konfiguriert wird und dann autark läuft. In einer make gab es mal 
einen StepUp Regler für 10 W LED, mit dickeren Treibern kann man das 
sicher hochskalieren.
https://community.nxp.com/docs/DOC-333629
https://shop.heise.de/katalog/led-upgrade-fur-taschenlampen (habe da nur 
den Bezahlartikel als Link).

Autor: DCDC (Gast)
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Hi,

entsprechend Mikrocontroller/DSPs haben die üblichen Verdächtigen im 
Programm. Beispiele:

TI          TMS320F28027
Infineon    XMC4200
ST          STM32F334
Microchip   dsPIC Serie
Freescale   MC56F827xx

Bei 6kW würde ich keinen Wald und Wiesen Mikrocontroller wie ATMega 
nehmen.

Gruß DC/DC

Autor: ahja (Gast)
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Andreas G. schrieb:
> Diesbezüglich sollte sich ein 6kW Modul ähnlich wie ein 6W Modul steuern
> lassen. (oder???)

Kannst dich ja mal im Bereich PWM-Controller für Multiphasenregler 
umsehen, Linear ist da gut aufgestellt.
Das würde ich persönlich irgenwelchen Prozessoren vorziehen, zumindest 
auf den ersten Blick.

Stell dir das alles blos nicht zu einfach vor:
- Induktivitäten werden wohl Eigenentwicklungen werden
- Layout für 6kW ist groß -> das zu "bändigen" wird spannend
- Fehler sind teuer. Einmal ausgerutscht, 200€ Leistungshalbleiter im 
A...
- Die hohen Ströme wollen auch irgenwo fließen. Vermutlich über 
Stromschienen
Wir interessant, das zu planen
- 1% weniger Wirkungsgrad heizen +60W

Ich persönlich würde mir erst mal einen Prototypen mit 500W bauen, wenn 
man den richtig verstanden hat, kann man die 6kW angehen.

Ich denke die ganze Zeit mit Schaudern an meine erste PFC im EMV-Labor. 
Freu dich schon mal drauf ;-)

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Ein gewöhnlicher Buck converter?

Wie ist das Spannungsverhältnis zwischen Eingang und Ausgang?

Träum weiter mit den 99.8%. Das wird bei 6kW selbst mit neuesten 
Halbleitern eine Herausforderung, und es bedarf speziellen 
Optimierungsalgorithmen, wenn man in dieser Liga mitspielen will.

Meine Empfehlung:
Nimm den TI DSP F28335. Den Piccolo fand ich für 100kHz bereits knapp 
bemessen.

Bedenke:
100kHz entspricht 10us. Um den Phasenverlust aufgrund der Totzeit im 
digitalen Regelungen zu reduzieren, sampled man bei der doppelten 
Schaltfrequenz. Damit hast du letztendlich 5us in der ISR zum samplen, 
berechnen und das neue duty cycle auszugeben.
Je nachdem, wie kompliziert deine Regelung wird, könnte es in der ISR 
knapp werden bei einem 60MHz Prozessor.

viel Erfolg.

Autor: Hans_Dampf (Gast)
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TMS320F28032 hab ich im Einsatz für eine zweistufige interleaved CCM PFC 
mit 100A Peak. Schaltfrequenz 100kHz. Der Piccolo rechnet zwei 
unabhängige Stromregler (einer je Schaltstufe, Type-2 mit f.x=7kHz), die 
Voltage Loop, PFC multipler, N2 Filter für PFC V-Feedforward und jede 
Menge housekeeping.

6kW Buck sollte locker drin sein.

Schönen Abend!

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Hans_Dampf schrieb:
> TMS320F28032 hab ich im Einsatz für eine zweistufige interleaved CCM PFC
> mit 100A Peak. Schaltfrequenz 100kHz. Der Piccolo rechnet zwei
> unabhängige Stromregler (einer je Schaltstufe, Type-2 mit f.x=7kHz), die
> Voltage Loop, PFC multipler, N2 Filter für PFC V-Feedforward und jede
> Menge housekeeping

Das klingt spannend.
Ich gehe nicht davon aus, dass das Projekt open source ist?

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Andreas G. schrieb:
> Ich bin gerade bei einer Machbarkeitsstudie für einen 6kW Buck-Controller.
Welche Spannungen?

> Ich bin gerade bei einer Machbarkeitsstudie für einen 6kW Buck-Controller.
Hast du schonmal einen mit 500W ausgelegt?

> sollte sich ein 6kW Modul ähnlich wie ein 6W Modul steuern lassen.
Allerdings hast du dann bei unsauberer Auslegung und schlechtem Layout 
mit 1000 mal stärkeren Störungen zu rechnen. Und die Gefahr ist groß, 
dass das Layout schlechter ist, denn es wird ganz automatisch größer und 
geräumiger. Wenn du also bisher nur Leistungen im Bereich von 6W 
konzipiert hast, dann ist es sehr sportlich gleich danach 1000 mal mehr 
zu wollen...

> sollte sich ein 6kW Modul ähnlich wie ein 6W Modul steuern lassen.
Was meinst du mit "steuern"?
Macht irgendwer anders die Hardware und du musst "nur" die PWM erzeugen?

> - Bei einem Wirkungsgrad von 99.8% fallen 12W Verlustleistung an
Dir ist hoffentlich schon klar, dass diese Zahl völlig falsch und 
derzeit technisch unmöglich ist? Du wirst (je nach unbekannter Spannung) 
schon mit der umgekehrten Zeichenfolge zufrieden sein müssen.

Autor: Ralf (Gast)
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Andreas G. schrieb:
> Ich bin gerade bei einer Machbarkeitsstudie für einen 6kW
> Buck-Controller.

Nicht machbar mit deinen Bedingungen!

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Danke für die vielen Antworten und die Nacht und Morgenaktiven User!!

Natürlich werden die ersten Gehversuche von einem neuen Code nicht mit 
400V oder 6kW durchgeführt sondern eher bei den 6W. So viel 
Selbstvertrauen habe ich zum Glück nicht.
Die Anmerkung mit den 6kW habe ich vorallem deswegen in den Raum 
gestellt, damit auch Sicherheitskritische Aspekte aufgezeigt werden.
Die 99.8% waren eher als Höchstmarke gedacht, um aufzuzeigen dass 
mindestens 12W Verluste anfallen, wahrscheinlich sogar ein vielfaches 
davon, welches abtransportiert werden muss.

Für MCU basierenden Lösungen ist also die Rechenzeit bzw Taktrate das 
Problem.
Somit wird man nur mit MC mit 50MHz + oder FPGA das auskommen finden.
80 (5us, 16MHz) Zyklen sind allerdings wirklich etwas knapp, vorallem 
wenn man bedenkt, dass eine ADC Wandlung bereits 13 Zyklen benötigt.
Wie viele Zyklen werden wohl für die Regelung pro Takt benötigt (Dies 
ist natürlich MC abhängig)?

@lkmiller: Steuern ist wohl hier der falsche Ausdruck. Regeln währe 
zumindest ein besser Wort.

Danke bereits für die vielen Hilfreichen Antworten.

: Bearbeitet durch User
Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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Lothar M. schrieb:
> Du wirst (je nach unbekannter Spannung)
> schon mit der umgekehrten Zeichenfolge zufrieden sein müssen.

Also 8,99% Wirkungsgrad sollte er nun wirklich schaffen ;-)


Ralf schrieb:
> Nicht machbar mit deinen Bedingungen!

Mehr ist zu dem Projekt nicht zu sagen. Und ich staune, daß der TO nicht 
längst eingenordet wurde. Keine Spannungen, keine Ahnung, völlig 
abstrakte Vorstellungen...
Da sind hier schon viel kompetentere Leute abgestraft worden.
Dem TO fehlen geschlagene 10 Jahre praktischer Erfahrung für dieses 
Vorhaben.

Irgendwie kommt jetzt jede Woche jemand, der noch nie einen Mosfet auch 
nur als Ein/Ausschalter genutzt hat, der aber gleich mal einen 300A 
Servoregler bauen will. Was ist denn das? Hier soll doch ganz offenbar 
wieder ein µC sämtliches fehlendes Wissen bezüglich der Analogtechnik 
ersetzen.

Ihr dürft gern anderer Meinung sein. Fakt ist, dieser Schaltwandler wird 
niemals gebaut. Auch nicht mithilfe der teils fraglichen Tips hier.

Autor: ahja (Gast)
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Andreas G. schrieb:
> Danke für die vielen Antworten und die Nacht und Morgenaktiven User!!
>
> Natürlich werden die ersten Gehversuche von einem neuen Code nicht mit
> 400V oder 6kW durchgeführt sondern eher bei den 6W. So viel

Großer Fehler.

Du musst mindestens ein paar hundert W verwenden. Es ist ein großer 
Unterschied, ob man 6W oder 600W hat. Vorzugsweise sollte man den 
Prototypen in einem ähnlichen Spannung- und Strombereich bauen, um die 
spezifischen Probleme gut abzubilden.

Gründe sind einfach schon einmal der physikalisch komplett andere 
Aufbau, das Handlign der hohen Ströme, Spannungen und Leistungen und so 
weiter. Es macht einen riesigen Unterschied, ob man mit 1A oder 100A 
hantieren muss, oder ob man 48V oder 570V hat.

Du unterschätzt anscheinend immer noch massiv den Aufwand, was die 
Leistungselektronik angeht. Die Steuerung der Geschichte ist nur eine 
Seite der Sache, und häufig das kleinere Problem...

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Ich würde das Problem von zwei Seiten angehen:

1. Digitale Regelung: Dafür braucht es einen funktionsfähigen 
Prototypen, an dem man die Regelung ausprobieren kann.

2. Physikalischer Prototyp: Design, Wärmemanagement, Gate Treiber etc.

Zu Thema 1 würde ich ein fertiges Evaluations Board von TI kaufen, um 
mich mit dem DSP vertraut zu machen.

Basierend auf dem Wissen in 1. würde ich dann einen eigenen Prototypen 
bauen, und die Regelung dort ausprobieren.

Im letzten Schritt würde ich dann die Schaltung auf Verluste optimieren.

Gruß,

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
Datum:

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Ein Teil der Leistungselektronik (FETs mit Treiber, ...) existiert 
bereits in einer vergleichbaren Größe und wurde bereits getestet. Somit 
bin ich eher an der Details für Steuerung und Schutzschaltungen 
interessiert!

Danke ahja für deine Antwort!


Wie ich der Diskussion bis jetzt entnehme ist es wichtig, den 
"richtigen" MC auszuwählen.
Bedeutet "richtig" hier nur ausreichende Taktrate? An Peripherie wird ja 
nicht besonders viel verwendet. Somit währe auch der AT91SAM3X8E 
möglich?
Ist es der Aufwand wert, FPGAs zu verwenden? (Ich habe bis jetzt nur 
wenig VHDL Erfahrung)

@al3ko
Warum wird TI in diesen Zusammenhang so häufig angesprochen? Durch was 
zeichnen sich diese hier besonders aus?

Al3ko -. schrieb:
> 1. Digitale Regelung: Dafür braucht es einen funktionsfähigen
> Prototypen, an dem man die Regelung ausprobieren kann.
Diesen Gedanken habe ich auch. Ich bin mir nur noch nicht sicher ob ein 
Simulationsmodell oder ein sehr schwacher Prototyp dazu besser geeignet 
ist.

Fragen:
Welche Taktrate ist sinnvoll?
Was kann der "richtige" MC / FPGA.
Schutzschaltungen?
Welche Software zum Simulieren?

: Bearbeitet durch User
Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Andreas G. schrieb:
> Ist es der Aufwand wert, FPGAs zu verwenden?
So schön ich FPGAs finde, aber die Antwort leutet: hier nicht.

> Welche Taktrate ist sinnvoll?
Schnell genug um den Regelalgorithmus durchzurechnen. Da spielt dann 
aber wieder rein, wie effizient du programmieren kannst. Wenn du das 
unbedingt in 64-Bit-Double-Float rechnen willst, dann muss der Rechner 
potenter sein, als wenn du den Algorithmus schlau auf 16-Bit-Integer 
herunter bringst.

> Schutzschaltungen?
Erster Schritt: Appnote der Hersteller der eingesetzten Halbleiter und 
Controller.

Ich mache in solchen Fällen wenn möglich (und das ist bei der Aufgabe 
hier sicher der Fall) Reverse-Egineering und schau mir an irgedwelchen 
Geräten der Leistungsklasse mal an, wie Andere das machen. Und dann 
suche ich Gemeinsamkeiten und analysiere den Aufbau. Man muss ja nicht 
unbedingt jeden Fehler selber gemacht haben.
Und wenn dann 4 von den 5 Anderen die Aufgabe mit einem 16MHz AVR (oder 
leistungsgelichem Controller) geschafft haben, dann kann ich das auch.

> Welche Software zum Simulieren?
Was "simulieren"?
Die Regelstrecke?
Oder das Layout?

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: DCDC (Gast)
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Hi,

sinnvolle Dinge sind:

DSP Unit bzw. Befehle um schnelle Rechnungen durchzuführen, dann ist 
Taktrate nicht ganz entscheidend

High Resolution PWM

schnelle Komparatoren, die direkt die PWM abschalten können

ausreichend schnelle AD Wandler

ein FPGA lohnt sich finanziell meistens nicht, zumindest bei einfachen 
Topologien wie einem Buck. Würde ich da nur bei mehrphasigen Wandlern 
und mehreren Stufen einsetzen.

Gruß DCDC

Autor: Der Mitleser (Gast)
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Mal ehrlich: Das schaffst Du NIE alleine. Dafür braucht man ein Team. 
Schau Dir mal kommerziell erhältliche Geräte in der 5kW-Klasse an. Das 
sind riesige Kisten. Ich habe mal ein 500W-NT gemacht. Ein paar Monate 
gingen darüber ins Land. Und da waren auch schon sämtliche 
Induktivitäten Einzel-Anfertigungen. Aber eine 6kW-Maschine, und dann 
auch noch als Einzelkämpfer? Forget it.

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Appnote und Papers sind natürlich ein gefundenes Fressen, jedoch wird 
dabei oft nicht der eigentliche Anwendungsfall betrachtet und oft aus 
einer voreingenommenen Perspektive.

Lothar M. schrieb:
> Ich mache in solchen Fällen wenn möglich
Was würdest du mir hier empfehlen? Schaltnetzteile verschiedener Bauart?

DCDC schrieb:
> ein FPGA lohnt sich finanziell meistens nicht, zumindest bei einfachen
> Topologien wie einem Buck. Würde ich da nur bei mehrphasigen Wandlern
> und mehreren Stufen einsetzen.
Wie sieht es dezidiert mit dem AT91SAM3X8E aus? Der sollte alles haben 
was ich benötige oder?

DCDC schrieb:
> schnelle Komparatoren, die direkt die PWM abschalten können
Ok das währe nett. Da du STM32 erwähnt hast: Eventuell ein STM32 Nukleo 
Board?
Allerdings könnte man diesen auch extern ausführen.

: Bearbeitet durch User
Autor: DCDC (Gast)
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Hi,

zum STM32 mal folgende Links:

http://www.st.com/en/evaluation-tools/steval-isa147v3.html
http://www.st.com/en/evaluation-tools/32f3348discovery.html

Zum AT91SAM3X8E kann ich nichts sagen, habe keine Erfahrung damit. 
Cortex M3 und 86 MHz sollten reichen für die Berechnungen (in jedem Fall 
mit Fixed-Point Arithmetik). 1 Msps ADC sollte auch ausreichend sein für 
100kHz Schaltfrequenz (Wobei die Frage ist, ob wirklich 100kHz oder 
bspw. 65 kHz ausreichend sind). Ob der eine schnelle High-Resolution PWM 
habe ich nicht gesehen auch schnelle Komparatoren nicht.

Du solltest allerdings beachten, dass die Implementierung des digitalen 
Reglers und der evtl. zu nehmende Mikrocontroller zunächst sekundär 
sind. Die eigentlichen Algorithmen kannst Du locker mit einfachen Eval 
Boards testen. Allerdings fangen die Probleme bei einer Leistung von 6kW 
ganz woanders an. Aus meiner Sicht ist das wichtigste, dass die 
Ansteuerung und Hardware eigensicher ist. Damit meine ich, das das 
Design so sein sollte, das ohne Prozessoreinsatz die Schaltung selbst in 
einen sicheren Zustand geht, falls ein Fehler auftritt. Im Idealfall 
kannst Du im laufenden Gerät neue Firmware aufspielen und es explodiert 
nicht.

Gruß DC/DC

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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@DCDC
Danke für deine wirklich Sinnvollen Tipps!
Dieses PDF ist schon mal sehr gut!! Danke dafür!

Welche Maßnahmen würdest du empfehlen um die Hardware eigensicher zu 
gestalten?

Mir fällt dazu folgendes ein:
- Temperaturüberwachung
- Einen Komparator welcher bei überstrom bzw Überspannung Automatisch 
abschaltet.
Eventuell mit einem Flipflop damit dieser Dauerhaft deaktiviert ist und 
nicht sofort wie einschaltet.

: Bearbeitet durch User
Autor: DCDC (Gast)
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Hi,

das wichtigste hast Du schon geschrieben:

- Überstromabschaltung, am besten direkt am Gate Treiber
- Überspannungsabschaltung (am Ausgang) und ggfs. 
Unterspannungsabschaltung (am Eingang)
- Temperaturüberwachung am Kühlkörper

und (wenn es nicht Preissensitiv ist) - Überdimensiomieren bzw. 
ausreichendes Komponentenderating und viel Zeit beim Layoutreview 
einplanen.

Gruß DCDC

Autor: Hans_Dampf (Gast)
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Al3ko -. schrieb:
> Das klingt spannend. Ich gehe nicht davon aus, dass das Projekt open
> source ist?

Nein, dass ist es leider nicht ;-).

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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@DCDC
Danke für die vielen Tipps!!!

Autor: Conny G. (conny_g)
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Der Dreckige Dan schrieb:
> Irgendwie kommt jetzt jede Woche jemand, der noch nie einen Mosfet auch
> nur als Ein/Ausschalter genutzt hat, der aber gleich mal einen 300A
> Servoregler bauen will. Was ist denn das? Hier soll doch ganz offenbar
> wieder ein µC sämtliches fehlendes Wissen bezüglich der Analogtechnik
> ersetzen.

Ja, natürlich! Digitalelektronik und Mikroprozessoren wurden erfunden um 
Analogtechnik obsolet zu machen.
Oder entwickelst Du noch Filme?
Nein, wer Digital fotografiert, braucht sich um nichts mehr zu kümmern. 
Und die Qualität, Bildausschnitt, Unschärfe, Farbtiefe, ... bekommen wir 
in Photoshop schon wieder hin.

Was ist eigentlich der Photoshop der Elektronik? :-)

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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Conny G. schrieb:
> Was ist eigentlich der Photoshop der Elektronik?

Das ist das Display, das einen beglückwünscht, daß der Regler gerade 6KW 
wandelt. Während es real schon nach einer Zehntelsekunde heftig geknallt 
hat und - von einem munteren Lichtbogen abgesehen - gar nichts passiert.

Das ist der Photoshop der Elektronik.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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"Dem TO fehlen geschlagene 10 Jahre praktischer Erfahrung für dieses 
Vorhaben.

Irgendwie kommt jetzt jede Woche jemand, der noch nie einen Mosfet auch 
nur als Ein/Ausschalter genutzt hat, der aber gleich mal einen 300A 
Servoregler bauen will. Was ist denn das?"


Das ist die Ankunft der "jungen wilden".

MfG

Autor: Name H. (hacky)
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Ich empfehl ein paar Utoobs zum Thema "do your own 5kW converter".

Aber nicht die hippen Typen.
Sondern von den Anderen, die mit Schutzbrillen beim Einschalten zusehen, 
und nachher mit dem Besen tuetenweise FET Partikel zusammenwischen, und 
sackweise neue FETs verbauen.

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Ich bedanke mich für alle sinnvollen Beiträge.
Bitte seit so fair und schreibt nichts, wenn ihr nichts Sinnvolles zu 
sagen habt.
Dadurch werden solche Threads unleserlich, auch für deutlich 
kompetentere Personen welche später hier einmal Tipps suchen wollen.
Danke!

Autor: Jens K. (jens_k514)
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Es kommt auch drauf an wie sauber die Spannung am Ausgang sein muss. Ich 
habe einen dicken Buck-Converter für meine Teslaspule gebaut, der auch 
so naja funktioniert ^^ Ich kann dir sagen wenn da 60A durchgehen, 
findet man die Schaltfrequenz überall wieder.

Letztes Bild im ersten Post.
https://highvoltageforum.net/index.php?topic=188.0



Ansonsten kannst dich mal bei QCW DRSSTC Teslapulen umsehen, da sind 
entsprechende buck converter drin die rund 200A am Ausgang bringen 
müssen. Allerdings keine sauber geregelte Spannung.

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Tesla Spulen sind ein guter Anhaltspunkt - an die hätte ich überhaupt 
nicht gedacht.
Danke!
Ich werde jedoch wahrscheinlich mit ca 20A das auslangen finden.

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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> Wirkungsgrad von 99.8%

Hast du das geträumt oder mal ernsthaft darüber nachgedacht?

Autor: Ajdjd (Gast)
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Welche Eingangsspannung und welche Ausgangsspannung hast du? Bei 400V 
sind 6kW nicht so extrem viel, für einen Anfänger wie dich dürfte das 
allerdings einiges an Lehrgeld erfordern. Was hast du am Eingang? Soll 
das eine PFC werden?

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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> - Bei einem Wirkungsgrad von 99.8% fallen 12W Verlustleistung an
Bei einem Wirkungsgrad von 100% braucht man gar nicht zu kühlen!

Autor: Thomas Gottschalk (Gast)
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Ich wette 17 Kästen Bier GEGEN die Fertigstellung eines >5kW SNT durch 
den TO während der nächsten 5 Jahre.

Autor: Christopher J. (christopher_j23)
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Ajdjd schrieb:
> Welche Eingangsspannung und welche Ausgangsspannung hast du? Bei 400V
> sind 6kW nicht so extrem viel, für einen Anfänger wie dich dürfte das
> allerdings einiges an Lehrgeld erfordern.

Sehe ich ganz genauso. Es gibt ein paar China-LiPo-Lader, die zumindest 
mal gut 5-10% der Leistung bringen, die du forderst. Diese laufen sogar 
mit einem simplen AVR. Die Problematik ergibt sich für mich vor allem 
aus der Stromstärke. Es ist nicht sooo wahnsinnig kompliziert einen 
solchen Lipo-Lader von max. 30V auf max. 300V zu bringen und wenn dir 
10A genügen wärst du schon mal bei 50% der geforderten Leistung. In der 
von dir geforderten Leistungsklasse "6kW" ist aber einfach alles "etwas" 
komplizierter. Entweder hast du mit sehr hohen Spannungen oder mit sehr 
hohen Strömen oder sogar mit beidem zu tun. Ich empfehle an dieser 
Stelle mal "Fundamentals of Power Electronics" von Robert Ericsson. Es 
gibt vom selben Autor auch einen MOOC: 
https://www.coursera.org/specializations/power-electronics

Da bekommst du auf jeden Fall einen relativ guten Überblick und kannst 
auch in etwa die Dimensionierung deiner Bauelemente abschätzen.

Andreas G. schrieb:
> Diesbezüglich sollte sich ein 6kW Modul ähnlich wie ein 6W Modul steuern
> lassen. (oder???)

... regeln lassen, ja aber das ist eben in der Leistungsklasse nur die 
halbe Miete (wenn überhaupt)

Von den Bauelementen her sind 6W (z.B. 12V, 0,5A) geschenkt, 600W (z.B. 
60V, 10A) noch relativ problemlos Möglich aber 6kW sind dann definitiv 
eine Hausnummer.

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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Thomas Gottschalk schrieb:
> Ich wette 17 Kästen Bier GEGEN die Fertigstellung eines >5kW SNT durch
> den TO während der nächsten 5 Jahre.

Kommt drauf an, wie viel ihm geholfen wird. Genauer: ob er den einen 
richtigen Tip von den drei unsinnigen Tips unterscheiden kann.
Hohe Spannungen sind auch so ne Sache. Das NT wird dabei tatsächlich 
einfacher und effizienter, aber es knallt dafür anfangs noch 
zuverlässiger.

Wenn es nur darum geht, die 6KW irgendwie zu wandeln, würde ich keine 17 
Kästen riskieren. Er könnte einfach enorm überdimensionieren, und alles 
verdrahten, statt ne Platine zu machen. So schaufelt fast jeder 6KW 
irgendwie von A nach B. Wenn ich da an größere IGBTs denke, damit kann 
man bei entsprechenden Spannungen Leistungen ohne Ende handhaben. 
Dreckig und unausgereift versteht sich.
Ein richtiges NT? No way, nicht unter Wochen und Monaten der Hilfe. Und 
dann ist es ggf. auch nicht wirklich sein selbstgebautes NT.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Also ich hab gerade ein ähnliches Schaltnetzteil
in den Fingern, 0..20V und 0..500A regelbar.

Nur mal der Größenordnungen wegen, das Teil ist etwa so groß wie ein 
PC-Midi-Tower, vielleicht 20kg schwer, braucht 400V/32A Drehstrom und 
besteht intern aus zwei parallel arbeitenden 5kW-Blöcken. Pro Block gibt 
es primärseitig eine IGBT-Vollbrücke, die auf zwei Trafos und zwei 
Siebdrosseln arbeitet. Diese IGBTs sind glaub ich die schwächsten 
Leistungshalbleiter, die da drin verbaut sind. Ausgangsseitig 
nachgeschaltet gibt es noch eine Vollbrücke aus verdammt vielen dicken 
FETs (ich hab sie nicht gezählt, es sind viele), mit der sich die 
Polarität des Ausgangs umschalten lässt. Allein die nimmt ein Drittel 
des Platzes auf den zwei dicken Kühlkörpern in Anspruch. Ein weiteres 
Drittel brauchen die Transformatoren und Drosseln und das letzte Drittel 
liegt  über den Kühlrippen frei, bzw. es ist ein kleiner Alu-Block für 
die primärseitige Vollbrücke draufgeschraubt. Abgerundet wird das ganze 
durch vier Ventilatoren, 99,8% Wirkungsgrad werden möglicherweise knapp 
verfehlt.

Die Regelung setzt sich im Wesentlichen aus einem SG3525 und ein wenig 
Logik-Kram drumherum zusammen. Das Teil kann Steuerung und Monitoring 
(U/I-Soll, U/I-Ist, "low current"-Alarm lol) und muß sich um das 
load-balancing der beiden Blöcke kümmern. Aber alles ohne FastCrash-µC, 
der bei einem Absturz erstmal die Gehäuse aller Transistoren da drin im 
Schnellverfahren öffnet.

Interessanterweise besitzen die beiden Netzteilblöcke primärseitig 
keinen Zwischenkreis. Das Ding nutzt einfach die Tatsache aus, daß bei 
3phasiger Gleichrichtung keine Nulldurchgänge auftreten und bügelt den 
Ripple über die Regelung glatt. Coole Idee, vermutlich aber aus der 
Zeit, wo noch keine PFC ab 75W verlangt wurde.

: Bearbeitet durch User
Autor: Easy-DC (Gast)
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Leute, stellt Euch nicht so an. Es geht um einen Buck-Converter und 
nicht um eine Mondrakete. Das kriegt man schon hin, wenn man ein 
bisschen Hilfe hat. Das schwierigste dürfte sein, die Kiste EMV-fest zu 
bekommen. Bei Industrienormen ist das aber auch nicht sooo wild. Kommt 
aber auch auf die Quelle an. Bei Netz als Quelle muss man halt einen 
Standard-Netzfilter (bekommt man z.B. von Epcos) vorschalten, das sollte 
in der Regel reichen.

Man muss auch nicht erst ein 6W oder 600W Teil bauen. Normalerweise geht 
man da anders vor.

- Eine Simulation aufbauen (einen simplen Buck bekommt man in LTSpice 
simuliert). Da kann man auch gleich den Regelkreis, den man später im 
Controller implementiert, überprüfen.
- Leistungshalbleiter heraus suchen und Verlustleistung berechnen. Das 
sollte natürlich etwas genauer als "mehr als 12 Watt werden es wohl" 
sein.
- Passenden Kühlkörper heraus suchen
- Drossel berechnen oder sich einfach von einem der zahlreichen Anbieter 
für kundenspezifische Induktivitäten berechnen lassen. Dafür braucht man 
im Prinzip nur Strom, ggf. Spannung, Induktivität (anhand des 
Ripplestroms berechnen) und Umgebungstemperatur
- Pufferkondensatoren nicht vergessen. Ripplestromfestigkeit von Elkos 
sollte man berechnen können (ist aber kein Hexenwerk). Ein paar 
Folienkondensatoren (v.a. am Eingang) für die Schalttransienten 
einplanen.
- Immer eine Überstromabschaltung einbauen Shunt im negativen Zweig + 
Komparator, der direkt in Hardware die PWM (evtl. Mechanismen des 
Controllers oder des Treiberbausteins verwenden) abschaltet.
- Eine Übertemperaturabschaltung kann auch nicht schaden.

Dann macht man das PCB-Design und die Mechanik (je nach Ausgangsstrom 
können da schon Schienen sinnvoll sein). Einfach dran denken, die 
Stromkreise kurz zu halten und die Schaltknoten klein und 
niederkapazitiv zu halten. Dann läuft die Kiste wahrscheinlich.

Beim Testen geht man wieder schrittweise vor. Was man auf jeden Fall 
braucht ist ein regelbares und strombegrenztes Netzteil (also nicht nur 
Stelltrafo und Gleichrichter). Idealerweise sollte das bei Nennspannung 
auch die Nennleistung liefern können. Wenn nicht muss man bei den 
Leistungstests eben doch auf den Stelltrafo oder die reale Quelle 
wechseln.

- Klassicher Einzelpuls- und Doppelpulstest mit kurzgeschlossenem 
Ausgang um Schwingungen und Schaltüberspannungen zu entdecken. Spannung 
langsam bis auf die Nennspannung hochdrehen. Hier wird man schnell und 
fast völlig gefahrlos merken, wenn das Layout Pfusch ist (also nichts 
mit großem Knall der hier prophezeiht wird).
- Überstromeinrichtung testen - d.h. Pulsdauer des Einzelpuls so lang 
erhöhen bis sie auslöst.
- Dann mal mit fester PWM und kleiner Widerstandslast (ggf. Mindestlast 
für lückenden Betrieb beachten, sondern anwendbar) takten lassen. 
Ebenfalls wieder Spannung langsam hochdrehen. Vorsichtig bis an die 
Nennleistung gehen und Temperaturen messen.
- Bei kleiner Spannung die Regelalgorithmen in Betrieb nehmen. Wenn 
alles wie gewünscht funktioniert kann man die Spannung hochdrehen und an 
die Nennleistung gehen. Natürlich muss man sich dann auch mal 
Lastsprünge und die reale Last anschauen.

Kann natürlich sein, dass man als Anfänger an dem ein oder anderen Punkt 
hängen bleibt und nicht weiter kommt. Aber dann kann man ja wieder 
konkret fragen.

Übrigens: Der Regelalgorithmus muss nicht zwingend mit der 
Schaltfrequenz laufen. Das hängt davon ab, wie dynamisch der Regelkreis 
ist. Für eine Widerstandslast reicht wahrscheinlich 10 kHz locker. Dann 
würde der Regler nur alle 10 Zyklen laufen bei einer Schaltfrequenz von 
100 kHz. Bei einer hochdynamischen Last muss man evtl. sogar zwei Mal 
pro Zyklus regeln (das geht bei einer symmetrischen PWM, weil man den 
Zeitpunkt beider Flanken beeinflussen kann). Die Art der Last 
beeinflusst deine Rechenleistung erheblich.

Würde auf jeden Fall einen Controller mit Floating-Point-Einheit und 
DSP-Befehlen nehmen. Cortex M4 ist da gut geeignet, z.B. STM32F3/F4. 
Manche F3 haben eine High-Resolution-PWM, was für solche Anwendungen 
ganz nett ist.

Autor: Christopher J. (christopher_j23)
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Easy-DC schrieb:
> Man muss auch nicht erst ein 6W oder 600W Teil bauen. Normalerweise geht
> man da anders vor. [...]

Ja, wenn man weiß was man tut mag das sein aber wenn man selber noch nie 
so etwas aufgebaut hat, was für den TO wohl zutrifft, dann tut man sich 
selber, den Menschen in seiner Umgebung und nicht zuletzt seinem 
Geldbeutel einen großen Gefallen, wenn man bei kleineren Strömen und 
kleineren Spannungen seine Erfahrungen mit der Regelung sammelt. Falls 
dann auf ganz wundersame Weise einmal Simulation und Realität nicht so 
ganz übereinstimmen und magischer Rauch aufsteigt, dann tut es einfach 
weniger weh.

Autor: MiWi (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Also ich hab gerade ein ähnliches Schaltnetzteil
> in den Fingern, 0..20V und 0..500A regelbar.
>

send picts!

MiWi

Autor: asd (Gast)
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> Spannung langsam bis auf die Nennspannung hochdrehen.

Da du anscheinend Erfahrung hast interessier mich folgende Frage:
Einmal hab ich einen Buck gebaut, 400V 10A in, 50V out.
Wir wollten es genauso machen: Bei niedrigen Spannungen 0..70V alles ok, 
dann brannte immer der Gate Treiber durch. Ohne, knall, war einfach 
kaputt. So ein Luxus-Gate-Treiber mit Isolation, allerlei 
Schutzfunktionen (Kollekor-Desaturierung, u.ä.), versorgt aus einem 
Extra kleinen Trafo mit galvanisch getrennten 12V.
Als wir dann einfach mal die vollen 400V angelegt haben, war alles ok, 
auch bei voller Leistung.
Nur so bei einer mittleren Spannung von 70V bis xxx V (nie getestet), 
ging der Gate Treiber hopps.
Wir sind nie drauf gekommen woher der Fehler kommen könnte. War auch 
keiner mit Leistungselektronik-Erfahrung dabei. Das Projekt ist jetzt 
auch schon lang vorbei.
Aber mich würde schon interessieren was das gewesen sein könnte. Ist das 
ein typisches Problem? Hast du eine Idee?

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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asd schrieb:
> Aber mich würde schon interessieren was das gewesen sein könnte. Ist das
> ein typisches Problem? Hast du eine Idee?

Halbleiter gehen üblicherweise durch zu viel  thermische Beanspruchung 
hopps. Das kann entweder Überspannung sein (Durchbruch der Sperrschicht 
und anschließend zu hoher Strom) oder durch zu viel Stromfluss 
(Kurzschluss am Ausgang etc).

Ich gehe davon aus, dass ihr bei euren 70V die Kontrolle über die 
Schaltvorgänge in den Leistungshalbleitern verloren habt (deren Dynamik 
ist bei kleinen Spannungen unterschiedlich verglichen bei hohen 
Nennspannungen.). Das hat ne Resonanz hervorgerufen, so dass am Treiber 
eine Überspannung entstanden ist.

Normalerweise misst man bei sowas die Spannungen (sowohl 
Versorgungsspannung als auch Spannung am Ausgang des Treibers) im 
Betrieb, um zu erkennen, ob Überspannung an den Pins des Treibers 
entstehen.

Gruß,

Autor: Easy-DC (Gast)
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Christopher J. schrieb:
> dann tut man sich
> selber, den Menschen in seiner Umgebung und nicht zuletzt seinem
> Geldbeutel einen großen Gefallen, wenn man bei kleineren Strömen und
> kleineren Spannungen seine Erfahrungen mit der Regelung sammelt.

Mit dem von mir aufgezeigten Vorgehen trifft das ja zu. Kaputt gehen 
können da eigentlich nur die Leistungshalbleiter (es sei denn man 
zerstört Messequipment durch einen blöden Fehler beim Aufbauen). Wenn es 
auf die paar Euro ankommt, kann man mit kleineren Transistoren anfangen.

Was klar sein sollte ist dass das erste Design so gut wie nie die vollen 
Kenndaten erreicht (wenn man nicht gerade x Mal ähnliche Designs gemacht 
hat). Als "Anfänger" braucht man wahrscheinlich mindestens 2-3 Anläufe. 
Das würde bei einem 500W-Design aber genauso sein. Und viel billiger 
wird das auch nicht.

asd schrieb:
> Aber mich würde schon interessieren was das gewesen sein könnte. Ist das
> ein typisches Problem? Hast du eine Idee?

Ein typisches Problem ist das nicht. Treiber sind bei mir nur kaputt 
gegangen, wenn der Leistungstransistor zerstört wurde (klar, dann hat 
man die volle Betriebsspanung auf dem Gatezweig) oder im Kurzschlussfall 
durch Spannungsabfall am Emitterzweig (der Leistungstransistor geht da 
nicht zwangsweise kaputt). War die Klemmdiode auf VCC oder eine 
Suppressordiode direkt am Gate vorhanden?

Wie Al3ko ja schon gesagt hat misst man da die Gatespannungen nach, ob 
Schwingungen oder Überspannungen auftreten. Gleichzeitig schaut man sich 
auch Uds/Uce an.

Autor: asd (Gast)
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> Ein typisches Problem ist das nicht.

OK, diese Art Einschätzung hat mich interessiert.

> War die Klemmdiode auf VCC oder eine Suppressordiode direkt am Gate vorhanden?

Weiß nicht mehr genau, das ist schon länger her.


> Normalerweise misst man bei sowas die Spannungen (sowohl
> Versorgungsspannung als auch Spannung am Ausgang des Treibers) im
> Betrieb,

Da hatten wir eben nichts auffälliges gesehen: Kurze Spikes auf die 
Betriebsspannung konnten es fast nicht sein, da hatten wir genügend 
Keramik-Cs (AFAIR 100n und 10u parallel), die Spannung und die 
durchschnittliche Stromaufnahme blieb bis zum plötzlichen ableben 
konstant. Ableben war: Der Treiber hat seine Gate-Seite Betriebsspannung 
kurzgeschlossen. Beim Aufdrehen der Eingangsspannung immer ungefähr beim 
selben Level.
Dann wird es wohl für immer im dunklen bleiben was das Problem war.

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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asd schrieb:
> Dann wird es wohl für immer im dunklen bleiben was das Problem war.

Nächstes mal direkt nachfragen ;-)

Grundsätzlich sollte der Treiber such bei 70V laufen.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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>> [Netzteil] in den Fingern, 0..20V und 0..500A regelbar.
> send picts!
Hab den Deckel schon wieder draufgeschraubt. Ursprünglich wollte ich 
erforschen, wie ich das Teil auf 12..14V modifiziert bekomme, bis ich 
herausbekommen habe, daß es von Hause aus über Steuereingänge eine 
vollständige Regelung und Monitoring kann. Eine interne Modifikation ist 
dadurch gar nicht nötig.

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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Wird hier nun wenigstens noch der Versuch gemacht, oder kann man das 
Vorhaben zu den anderen 95% abheften, bei denen rein gar nichts 
passiert?

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Nur 95%? Das könnte auch mehr sein.

Autor: Mampf F. (mampf) Benutzerseite
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Der TE hat seit 3 Tagen das Interesse an dem Projekt verloren ...

So schnell geht das mit der Jugend :)

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Danke für die Sinnvollen Beiträge welche die gestellte Frage 
beantworten.
Für andere Fragen bitte ich darum, einfach einen neuen Thread zu öffnen.
Wer einfach nur Text Produzieren will, bitte postet diesen auf Facebook.
Und bitte gebt guten Posts wie den von Easy-DC (24.02.2018 08:56) keine 
"nicht lesenswert".

Ich beobachte den thread natürlich, allerdings hatte ich am Wochenende 
keine Zeit zum Antworten, da das Projekt bereits gestartet ist.

Thomas Gottschalk schrieb:
> Ich wette 17 Kästen Bier
Bitte leite mir deine Kontaktdaten weiter, ich werde diese Wette 
natürlich annehmen (vorausgesetzt du meldest dich noch einmal).

Danke nochmals an die vielen Posts mit sehr guten Tipps.
Allerdings bin ich etwas enttäuscht von diesem Forum.
Hier tummeln sich zu viele Menschen, welche auf Facebook zu wenig 
Freunde haben, um dort jemanden nerven zu können.
Ich habe keine lust, für ein paar Tipps stundenlang erklären zu müssen, 
dass das nicht mein erstes Projekt ist und wie gut ich nicht gerade bin.
Wer mir das nicht glaubt soll einfach keine Antwort Posten.

Autor: Hans (Gast)
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Andreas G. schrieb:
> Allerdings bin ich etwas enttäuscht von diesem Forum.

was erwartest du wenn du ein 6kW Netzteil bauen willst, es 
buck-converter nennst, Wirkungsgrade jenseits von gut und böse nennst 
und keine einzige rahmenbedingung angibst?

6kW 100V => 48V kann ich mir noch irgendwie vorstellen... aber du 
schreibst was von Harmonics und 400V... daraus schließe ich, du meinst 
keinen buck-converter sondern ein netzteil.

400V ist schon mal nicht ganz verkehrt, da du 6kW schonmal 3-phasig aus 
dem netz ziehen musst.
Dann darfst du dir eine PFC basteln damit du überhaupt was an den 
harmonics ändern kannst. gut jetzt bist du also irgendwo zwischen 600 
und 800V zwischenkreis spannung und musst jetzt runter (mit einem buck 
converter) auf die von dir nicht spezifizierte spannung....

machst du das jetzt klassisch mit gleichrichter für 3 phasen, booster 
und dann nen buck, dann ist das gewaltig was anderes als ein 
buck-converter der so ähnlich ist wie ein 6W Modul!

Und ja, da muss man schon etwas regelungstechnik reinpacken damit da die 
richtige spannung rauskommt.

Anderseits könntest du auch von 400V Boardnetz-spannung auf - sagen wir 
mal 48V runter... dann gibts aber keine oberschwingungen... das ist 
EVU-Latein für 50Hz harmonische!

Übrigens, eine Buck-converter kannst du auch ohne regelung laufen 
lassen... über den duty-cycle kannst du (recht) genau sagen welche 
spannung rauskommt bei gegebener eingangsspannung... der uC kann da 
beliebig langsam sein... schnelle komperatoren brauchst du wegen böser 
dynamischen vorgänge... da bist du aber mit jedem ADC/uC/... zu 
langsam.. das muss direkt die PWM erzeugung unterbrechen!

73

Autor: Transistor24 (Gast)
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Andreas G. schrieb:
> Allerdings bin ich etwas enttäuscht von diesem Forum.

Ich auch. Ständig tauchen Newcomer auf und wollen Projekte realisieren 
die ihren Horizont bei weiten überschreiten.

PS: mein nächstes Projekt wird ein ASIC. weiß jemand wie das geht?

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Danke Hans für deine Antwort.
Das geht in die richtige Richtung
Zwischenkreisspannung ergibt sich bei einer B6 zu 566V.
Buck-converter deswegen, damit nicht jemand mit anderen 
Schaltungsvarianten daher kommt. Booster wird allerdings nicht benötigt.
Für Anregungen zur Powerfaktor-Korrektur bin ich natürlich dankbar!

Autor: Hans (Gast)
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du MUSST boosten... sonst kannst du bei spannung<zwischenkreis dir den 
strom nicht wünschen! => kein einfluss auf den 
leistungsfaktor/harmonics/...

zumindest ist das so solange du eine konstante ausgangsspannung (ergo 
zeitlich konstante leistung an der senke) haben willst.

73

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Ok das habe ich jetzt nicht verstanden.
Am Ausgang kann ich nur Spannung oder Strom vorgeben.
Natürlich ist ohne boosten nur eine Größe wählbar.
Aber ich kann den Leistungsfaktor durch andere Parameter beeinflussen.
Zum Beispiel die Form der Pulse.
Inwieweit könnte ich den Leistungsfaktor durch die Zwischenkreisspannung 
beeinflussen?

Autor: Kai S. (kai1986)
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Autor: Hans (Gast)
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du möchtest am ausgang xWatt abgeben. macht 20ms*xWatt an Energie pro 
periode.

damit kannst du dir dann bei der gegebenen netzspannung deinen RMS strom 
ausrechnen.

in der theorie lässt du jetzt den boost-converter so laufen, dass er dir 
sqrt(2)*Irms*sin(2*pi*f*t) nachfährt.

damit stimmt die energiebilanz am zwischenkreis und du siehst am 
zwischenkreis auch einen sinus.

in der realität hast du aber z.b. flicker, dips und interruptions. du 
musst also "dauernd" dein Irms anpassen.

lustig wirds dann mit lastsprüngen...

kleiner tipp: töten tut man solche schaltungen indem man bei kleiner 
zwischenkreis spannung ein paar spannungs-dips einstreut oder bei hoher 
spannung und voller leistung einfach die last weghängt :)

73

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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LOOOL!

Also ohne Hilfe bekommt der TE das nicht hin, damit dürfte die Wette 
mit den Bierkästen hinfällig sein.

Die PFC-Schaltung wird etwas komplexer als hier in den Raum geworfen 
wurde. Einfach dreiphasig gleichrichten und eine Boost-Stufe dahinter 
geht nicht, weil bereits im Gleichrichter alle Phasen ver-odert werden 
und immer nur die belastet wird, die gerade die höchste Spannung 
liefert.

Daraus folgt, daß die PFC dreiphasig aufgebaut werden mußt, also drei 
getrennte StepUp-Leistungsstufen, für jede Phase eine und Load-Balancing 
über die drei Stufen (sonst asymmetrische Netzbelastung). Allein das ist 
ein größeres Projekt, der StepDown oder was auch immer dahinter ist dann 
nur noch ein eher kleineres Problem.

Ich würde mich auch nicht drauf verlassen, daß bei 400V 3AC immer ein 
Nullleiter verfügbar ist. Daraus folgt, daß die drei Stufen so aufgebaut 
werden müssen, daß sie mit 400V zwischen jeweils zwei Phasen arbeiten.

Bei den Anforderungen wäre es direkt überlegenswert, die PFC mit 
Synchrongleichrichtung aufzubauen. Also Netz ohne Gleichrichtung auf 
eine Netzdrossel, dahinter eine Halbbrücke, über der der Zwischenkreis 
liegt (das ganze für jede Phase plus Load-Balancing). Solche Aufbauten 
sind sogar rückspeisefähig, wird in 4Q-Frequenzumrichtern benutzt um den 
Bremsstrom rückzuspeisen. Der Schaltungsaufwand ist in etwa das gleiche 
wie ein dreiphasiger Solar-Einspeisewechselrichter.

So, dann haben wir 600..800Vdc Zwischenkreisspannung.

Stepdown, ja da wären wir gleich beim nächsten Problem. Da der TE hierzu 
ja noch nichts über sein Goldsternchenprojekt verraten hat frage ich 
doch mal an, wie es mit einer oftmals vorgeschriebenen sicheren 
galvanischen Trennung der Ausgänge von der Netzseite aussieht? Falls die 
gefordert wird, kannste Dir Deinen Buck-Wandler in den Arsch schieben, 
der kann das nämlich nicht. Spätestens dann bist Du wieder bei einem 
transformatorischen Wandler, der mit einer Vollbrücke (wegen der hohen 
Zwischenkreisspannung) läuft und damit Du Deinen 99,8% 
Wunschwirkungsgrad möglichst nahe kommst von mir aus mit 
ausgangsseitiger Synchrongleichrichtung.

Und nun möchte ich verdammt nochmal wissen, um welche Ausgangsspannung 
es geht, weil davon hängt der "Schwierigkeitsgrad" des Aufbaus 
maßgeblich ab. Ich bau Dir problemlos einen Wandler von 800V runter auf 
400, die 20A sind kein Problem. 6kW Ausgangsleistung mit 2V zur Ladung 
Deines gigantischen ein-Zellen-Bleiakkus oder was auch immer sind aber 
eine ganz andere Hausnummer und wird wegen den benötigten Kupferschienen 
auch ein bißchen größer.

So, wahrscheinlich ist nun wieder ein paar Tage Denkpause angesagt...

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Hans schrieb:
> in der theorie lässt du jetzt den boost-converter so laufen, dass er dir
> sqrt(2)*Irms*sin(2*pi*f*t) nachfährt.
Auf die Idee bin ich noch nicht gekommen, da wird ja eine B6 haben und 
somit nur 120° Leitdauer. Ben B. hat das allerdings bereits erwähnt und 
sogar eine Lösung dazu genannt - danke schon mal.
Mit diesem Aufbau sind Oberschwingungen natürlich sehr gut 
unterdrückbar, allerdings sprengt es den Aufwand für die 
Aufgabenstellung.
Galvanische Trennung ist nicht gefordert und als minimale Spannung wird 
200V und als maximale wird ca 400V benötigt.

Ich bin noch am überlegen ob folgende Methode den THD reduzieren kann - 
sollte ich grobe Denkfehler begehen, dann korrigiert mich bitte.
Und zwar könnte man den Strom ja auch durch die Anordnung und Länge der 
Pulse der Eingangsseitigen Spannung nachführen. Dabei haben wir zwar 
wieder das Problem, dass nur 120° zur Verfügung stehen, jedoch sollte 
man z.B. mit einem Abgeschnittenen Sinus trotzdem den THD verbessern 
können.
Die Gesamtleistung der Pulse wird jedoch durch die Ausgangsleistung 
bestimmt.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Schau Dir doch mal an was für eine Spannung bei der einfachen (B6U) 
Gleichrichtung von drei Phasen entsteht. Deswegen kann man diese Art 
Gleichrichtung auch als 6-Puls-Gleichrichtung bezeichnen. Ob Du dahinter 
noch eine PFC verbaust ist ziemlich egal, der Strom auf den Phasen wird 
niemals sinusförmig. Der Übergang zwischen Stromfluß und kein Stromfluß 
ist weiterhin hart und verusacht Verzerrungsblindleistung, die eine PFC 
verhindern soll.

Soso, direkte Verbindung zum Drehstromnetz... meine Begeisterung dafür 
hält sich in Grenzen, aber bau was Du willst. Du bist ja weit genug von 
Berlin weg und planst keinen Verkauf Deines Patents, so daß ich wohl 
nicht der Doof bin, der da irgendwann doch mal aus Versehen dranpackt.

Dann kannst Du einen StepDown-Wandler nehmen und für 550..600V runter 
auf 200V (30A cont., vielleicht 45A peak im Wandler) ist das auch kein 
großes Problem. Möglichst große Drossel nehmen, ordentlich dicken 
Kupferdraht (mehrere Drähte parallel wegen Skin-Effekt, darf auch 
Kupferfolie sein) und so 35..40kHz, dann kriegt man das auch problemlos 
zusammen. Umso größer die Drossel, desto länger ist der Schalttransistor 
leitend und umso geringer ist der Spitzenstrom in der Drossel und den 
Halbleitern. Vielleicht noch Synchrongleichrichtung zur Steigerung des 
Wirkungsgrades, aber wenn Du im ersten Versuch 94..96% Wirkungsgrad bei 
Volldampf erreichst, dann ist das schon ganz gut.

Autor: Hans (Gast)
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Ben B. schrieb:
> Die PFC-Schaltung wird etwas komplexer als hier in den Raum geworfen
> wurde. Einfach dreiphasig gleichrichten und eine Boost-Stufe dahinter
> geht nicht, weil bereits im Gleichrichter alle Phasen ver-odert werden
> und immer nur die belastet wird, die gerade die höchste Spannung
> liefert.

Ahhhh, sorry! Stimmt natürlich... Böses pre-wochenteil-bier... ;) 
Natürlich 3x Booster!

Das mit der h6 Brücke geht natürlich auch... Ist aber nicht unbedingt 
einfacher anzusteuern.

73

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Activer Gleichrichter wird für solche Vorhaben für gewöhnlich verwendet.

Wenn es nah an 100% Wirkungsgrad werden soll, kann man sich die 
Dissertationen von  ETH anschauen, wie die das gemacht haben.

Gruß,

Autor: Peter D. (peda)
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Für hohe Leistungen nimmt man gerne den Zwölfpulsgleichrichter ohne PFC.
Die Zwischenkreisspannung ist dadurch auch ohne dicke Kondensatoren 
schon sehr glatt.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Die Zwölfpulsgleichrichtung erfordert aber spezielle Trafos (Stern zu 
Stern+Dreieck) und ich glaube nicht, daß der TE sowas verbauen möchte.

Autor: Easy-DC (Gast)
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Eine dreiphasige PFC zu bauen ist nicht so trivial wie einen einfachen 
Buck. Im Prinzip ist das ein B6-IGBT-Wechselrichter, wie man in auch in 
einem FU verwendet. Geregelt wird per feldorientierter Regelung, wobei 
der Encoder durch eine Netzdrehfelderkennung eingesetzt wird. Das ganze 
ist aber ziemlich kniffelig. 3 einphasige PFC ausgangsseitig parallel 
schalten dürfte auch gehen, ist aber auch nicht ganz simpel, weil man 
dann einen übergeordneten Spannungsregler braucht.

Wenn es ein Einzelstück sein soll, würde ich ein Active Frontend aus der 
Servoantriebstechnik nehmen. Gibt es z.B. von AMK, Bosch, Siemens. Da 
hat man dann eine geregelte DC-Spannung und eine sinusförmige 
Stromaufnahme (wenn man nicht gerade ein Modell mit Blockkommutierung 
erwischt). Allerdings hat man keine galvanische Trennung zur 
Netzspannung! Wenn man das braucht muss man bei den Netzteilherstellern 
(z.B. Elektro Automatik) schauen (die dürften aber deutlich teurer 
sein).

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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Wie gehts denn voran? Sind die 99,8% geknackt? Schon lange keine Fragen 
mehr aufgetaucht, na das sieht doch nach nem Selbstläufer aus...;-)

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Die 99,8% wurden natürlich noch nicht geknackt - das ist auch nicht das 
Ziel. Dies diente hauptsächlich dazu zum zeigen, dass selbst bei 
höchstem Wirkungsgrad hohe verluste auftreten und somit auch ein 
Augenmerk auf die Kühlung gelegt werden sollte.
Dieses Projekt ist natürlich noch nicht eingeschlafen benötigt jedoch, 
wie prognostiziert, einiges an Arbeitszeit. Ich werde mich nach 
Beendigung des Projektes natürlich melden, egal warum oder wie das 
Projekt abgeschlossen wird.

Beitrag #5348884 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5348964 wurde von einem Moderator gelöscht.
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Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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Daß der TO versteht, daß er für das Vorhaben zu wenig Erfahrung hat. Und 
daß er aufhören sollte, sich (und uns) was vorzumachen.
Er kommt viel schneller ans Ziel, wenn er da ansetzt, wo seine 
tatsächliche praktische Erfahrung endet.

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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soso schrieb im Beitrag #5348994:
> Das war jetzt schon ein bisserle arg viel Häme, findest du nicht?

Das war noch ziemlich human. Beweise ich dir anhand des nächsten 
Beitrags des TO, es wird eher nicht genügt haben.

Man kommt nicht weiter, indem man sich selbst die Taschen voll lügt, 
oder sich sagt, man könne alles. Aber genau das ist das hier, von Anfang 
an. Incl. dem Verdrehen von Tatsachen zu eigenen Gunsten.
Tut mir leid, sowas kann ich nicht akzeptieren. Und es bringt auch dem 
TO nichts, er muss es nur einsehen. Und das ist gar nicht mal so 
einfach.

Autor: BoostConverter (Gast)
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Hallo TO,

zufällig arbeite ich an einem ganz ähnlichen Projekt (allerdings als 
Boost Converter), auf sehr viel kleinerer Flamme. Geplant sind bei mir 
1,5kW von 90..325V auf 550V. Im alfa-alfa-alfa Prototyp bin ich bei ca. 
30W von 32V auf 55V :-) angekommen, weil außer der eigentlichen 
Transformation für mich Powerfactorcorrection und Spannungsregelung 
wichtig sind. Da arbeite ich am Code.

PWM geht über Timer, wobei T und t_on in Anhängigkeit von der Eingangs- 
und Ausgangsspannung (2xADC) so berechnet werden, dass die Drossel 
näherungsweise im Transition Mode (also zwischen Kontinuierlichem und 
Diskontinuierlichem Mode) bleibt.

Ich steuere mit einem Atmega32U4 einen MIC.irgendwas(4422 oder so) 
Treiberbaustein, der ca. 5A liefert, um die Endstufentransistoren 
anzusteuern. Für Gatetreiberschaltungen gibt es hier bei uC einen 
Beitrag. Die Flankensteilheit beim Schalten ist bedeutend für die 
Verlustleitung und leider auch für EMV.

Jede Signalleitung muß geschützt werden mit Kondensator und bei mir mit 
TVS. Das Layout muß sehr sorgfältig überdacht sein, evtl. mehrlagig und 
dabei auch die Stromdichten im Auge behalten.

Hilfe waren mir auch die Skripte auf 
http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/aww_hilfe.html.

in Deinem Fall natürlich dann für den Abwärtswandler. Je nach Spannung 
sind bei 6kW so gewaltige Ströme zu schalten, dass...wow. Auch die 
Induktivität der Drossel ist so klein, dass jede Induktivität in den 
Zuleitungen stark stören würde. So was zu entwicklen, ist ein 
Kunststück.

Beim Abwärtswandler liegt das Gatepotential bei geschlossendem 
Schalttransistor nicht auf Masse, das könnte evtl. schwieriger werden.

Viel Erfolg
BostConverter

PS Um den Stromhub zwischen den Grenzen des Sättigungsstromes der 
Drossel besser auszunutzen, wäre vielleicht eine andere Schaltung 
sinnvoller, irgendwass mit Gegentakt?

Autor: oszi40 (Gast)
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Andreas G. schrieb:
> Dieses Projekt ist natürlich noch nicht eingeschlafen

Nullpunktverschiebung?

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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> Ich steuere mit einem Atmega32U4 [blah]
Sorry für die etwas flapsige Frage - aber WOZU VERDAMMT NOCHMAL?!

Es gibt mindestens ein Dutzend fertige PFC-Regler, mit denen 90..325V 
(dc?) nach 550Vdc mit 1500 Bumms in wenigen Stunden realisierbar sind. 
Das einzige "Problem" dabei könnte die Hilfsspannungsversorgung sein, 
aber ein Sperrschwinger ähnlich in ATX-PC-Netzteilen macht das schon.

Autor: BoostConverter (Gast)
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Ben B. schreibt:
> Ich steuere mit einem Atmega32U4 [blah]
Sorry für die etwas flapsige Frage - aber WOZU VERDAMMT NOCHMAL?!

Es gibt mindestens ein Dutzend fertige PFC-Regler, mit denen 90..325V
(dc?) nach 550Vdc mit 1500 Bumms in wenigen Stunden realisierbar sind.
Das einzige "Problem" dabei könnte die Hilfsspannungsversorgung sein,
aber ein Sperrschwinger ähnlich in ATX-PC-Netzteilen macht das schon.

Antwort: Ich habs nicht hingekriegt mit PFC Regler, das Ding von Linear 
fing an, wie wild zu schwingen, Layout war Mist, Endstufentransistor zu 
weit vom Treiber entfernt, vielleicht noch andere Ursachen. Und ich hab 
kein Fuß reingekriegt.
Mit MCU (wahrscheinlich wird atmega32U4 perspektivisch nicht ausreichen) 
habe ich alles selber im Griff: Einschaltstromstoß, PFC Regelung, 
Spannungsstabilität. Achja: Warum? Weil es geht! Okay, ist jetzt kein 
Argument, um auf dem Markt bestehen zu können...Vermutlich: Jugend 
forscht.

Ich hoffe, beim TO mit 6kW steckt ein echter Auftrag dahinter, Buck 
Converter  also ohne galvanische Trennung, kann eigentlich nur was 
Mobiles mit Strom aus Batterien sein. Bei Batterieladung würde man was 
anderes nehmen.

Autor: Conny G. (conny_g)
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Der Dreckige Dan schrieb:
> Daß der TO versteht, daß er für das Vorhaben zu wenig Erfahrung hat. Und
> daß er aufhören sollte, sich (und uns) was vorzumachen.
> Er kommt viel schneller ans Ziel, wenn er da ansetzt, wo seine
> tatsächliche praktische Erfahrung endet.

Aber weshalb fühlen sich in diesem Forum so viele dazu berufen jemanden 
zurechtzuweisen wie doof oder unerfahren er ist, das führt doch 
nirgendwohin und ist nur von Rechthaberei motiviert.
"Ich sage Dir: Du bist unerfahren und wirst das nicht schaffen."
Das ist vollkommen ohne "Business Value". :-)

Wenn der TO Dich als persönlichen Coach gewählt hätte, dann könnte es 
höchstens noch ein Psychotrick zum Anstacheln des Ehrgeizes sein.
Aber hier sind wir woanders, beim bösen / neugierigen Nachbarn, der die 
anderen Ausrichten muss - warum auch immer. Weil er selber "schlauer" zu 
sein meint?
Auch eine sehr doofe Verhaltensweise. Aber so sind sie die Menschen. 
Wäre so schön, wenn nicht so viel unsinnige, archaische Triebe in uns 
stecken würden.
Weniger Raser. Weniger Mörder. Weniger Forum-Trolle & -Prolle.
Ich wünsche mir: Weltfrieden! :-))

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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> Mit MCU habe ich alles selber im Griff
Ich glaube da bist Du auf dem Holzweg. Nach meiner Erfahrung schwingt 
ein misslungener Aufbau vor allem um den Leistungstransistor/Treiber 
herum, erst das bringt dann die Regelung aus dem Gleichgewicht oder 
sorgt für Halbleiter mit fehlendem Deckel. Daran wird ein µC nichts 
ändern.

Sorry fürs OT.

Autor: soso (Gast)
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BoostConverter schrieb:
> Antwort: Ich habs nicht hingekriegt mit PFC Regler, das Ding von Linear
> fing an, wie wild zu schwingen, Layout war Mist, Endstufentransistor zu
> weit vom Treiber entfernt, vielleicht noch andere Ursachen. Und ich hab
> kein Fuß reingekriegt.

Wenn du es mit einem Chip von Linear nicht hinbekommst, sehe ich für die 
Softwarelösung schwarz. Noch dazu ist Linear der Hersteller mit 150% 
Extra-Reserve, 120% Funktion zu 200% Kosten.

Bei Software kann noch viel mehr schiefgehen. Sämtliche elektrischen 
Probleme hast du mit dem Prozessor auch, nur schlimmer - weil der will 
ja noch einen Oszillator und eine saubere Versorgung haben, wohingegen 
sich der Chip sich meist mit dem Gekreische aus dem Flyback zufrieden 
gibt.

Die "wunderbaren" zusätzlichen "Herausforderungen" einer Softwarelösung 
kommen dann noch oben drauf. Dinge, die ausreichend schnelle Reaktion 
bei Überstrom, eine zeitgemässe Schaltfrequenz (mit einem ATMEGA 
ausgerechnet ;-)) und Debuggen.
Setz mal Breakpoints, das ist lustig.

Ich bin der Meinung dass man solche in Hardware lösen sollte, wenn es 
passende Hardware gibt. Bei PFC-Chips ist das definitiv der Fall.
So schwierig wie du behauptest, ist das nicht, sogar ich hab das 
hinbekommen.

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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Conny, du hast ja nicht unrecht. Nur wo endet es, wenn es nach dir 
ginge? In wochenlangem Geschleime und Schulterklopfen, bei dem leider am 
Ende nichts erschaffen wird.
Der TO möchte keinen LED-Blinker bauen, sondern ein (viel zu) 
anspruchsvolles elektronisches Projekt. Da ist ihm absolut nicht 
geholfen, wenn man schon grobe Gedankenfehler nicht anspricht. Und auf 
vorsichtige Hinweise reagiert er nachweislich nicht. Siehe z.B. den 
grundsätzlichen Fauxpas, daß es unbedingt ein µC sein muss. Wir wissen 
ja inzwischen, warum das so ist. Die fehlende Erfahrung bei analogen 
Schaltungen. Das darf man natürlich nicht sagen, denn da haben wir ja 
gleich mehrere Leute, die sowas gar nicht mehr anders bauen KÖNNEN! Oder 
noch nie konnten, suchs dir aus. Und da hört dann ganz schnell die 
Einsicht auf, weil man den Nagel auf den Kopf getroffen hat.
Wenn du dir dabei ausmalst, daß ich damit meine, der größte Profi unter 
der Sonne zu sein, dann solltest du evtl. erstmal vor der eigenen 
Haustür kehren. Was ich selber denk und tu...

Autor: BoostConverter (Gast)
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soso schrieb:
> BoostConverter schrieb:
>> Antwort: Ich habs nicht hingekriegt mit PFC Regler, das Ding von Linear
>> fing an, wie wild zu schwingen, Layout war Mist, Endstufentransistor zu
>> weit vom Treiber entfernt, vielleicht noch andere Ursachen. Und ich hab
>> kein Fuß reingekriegt.
>
> Wenn du es mit einem Chip von Linear nicht hinbekommst, sehe ich für die
> Softwarelösung schwarz. Noch dazu ist Linear der Hersteller mit 150%
> Extra-Reserve, 120% Funktion zu 200% Kosten.
>
> Bei Software kann noch viel mehr schiefgehen. Sämtliche elektrischen
> Probleme hast du mit dem Prozessor auch, nur schlimmer - weil der will
> ja noch einen Oszillator und eine saubere Versorgung haben, wohingegen
> sich der Chip sich meist mit dem Gekreische aus dem Flyback zufrieden
> gibt.
>
> Die "wunderbaren" zusätzlichen "Herausforderungen" einer Softwarelösung
> kommen dann noch oben drauf. Dinge, die ausreichend schnelle Reaktion
> bei Überstrom, eine zeitgemässe Schaltfrequenz (mit einem ATMEGA
> ausgerechnet ;-)) und Debuggen.
> Setz mal Breakpoints, das ist lustig.
>
> Ich bin der Meinung dass man solche in Hardware lösen sollte, wenn es
> passende Hardware gibt. Bei PFC-Chips ist das definitiv der Fall.
> So schwierig wie du behauptest, ist das nicht, sogar ich hab das
> hinbekommen.

Wahrscheinlich hast Du recht. Aber ich habe viel gelernt über 
FET-Ansteuerung, Drosselsättigung, Rückwirkungen im Netz, PWM via Timer. 
Für den Industrieeinsatz ist ein PFC Chip wahrscheinlich das Richtige 
(PLatzbedarf, oft kein zusätzlicher Treiber), auch wenn er nicht 
billiger als eine MCU ist. Der PFC braucht keine Softwareaktualierung.

Aber zurück zum 6kW Buck Converter:
Sind denn schon die Spannungen bekannt von und nach der konvertiert 
werden soll? Welche Transistoren liefern welchen Ron, welche transiente 
Verlustleistung einsteht dabei? Wieviele Transistoren müssen dann 
parallel geschaltet werden? Safe Operation Area? Aktive Kühlung? Kann 
man die alle über einen Treiber steuern? usw. Kann man das mit Spice 
simulieren?

Grüße, BoostConverter

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Hallo BoostConverter
Genau genommen sind diese Projekte nicht nur sehr ähnlich sondern auch 
nahezu gleich wenn man bedenkt, dass ich meinen Buck aus einer 
Halbbrücke aufbaue.
Dadurch könnte ich auch Strom Rückspeisen.
Dabei verwende ich einen isolierten Gatedriver. Das macht die Sache zwar 
nicht billiger aber wesentlich einfacher.
Bei einer Softwarelösung solltest du aufpassen: Die Regelung muss 
trotzdem implementiert werden. Die Schwierigkeit ist hierbei jedoch die 
Parameter zu identifizieren. Ich persönlich finde noch dazu im z-Bereich 
weniger Literatur.
Eine Analoge Simulation ist bei mir bereits sehr vielversprechend. Dabei 
überlege ich ob ich nicht den Teil der Platine, welche für die Regelung 
zuständig ist, austauschbar gestalte. Damit kann ich in einem ersten 
Schritt das ganze analog und nachher digital aufbauen. Dies bringt 
vorallem deswegen Vorteile, da das ganze leichter zu simulieren ist.

Eine erneute Bitte an alle, welche nichts zu dem Thema zu sagen haben. 
Bitte sagt auch nichts und schreibt Shit-Posts auf Tinder, Facebook und 
Instagram. Danke! Dadurch ist es leichter später den Thread als dritter 
nachzuvollziehen.

Edit: Wie bereits geschrieben: Spannung 200V bis 400V, nur findet man 
leider vor lauter Nutzlosen Posts die Information nicht mehr.
Parallel: 1
Kühlung: Natürlich aktiv aber Luftgekühlt, genauere Berechnungen wenn 
die Simulation verfeinert ist.
Treiber steuer gesamte Brücke.
Bezüglich Strom: 60A sind im Datenblatt des Transistors also könnten 
schon 25A gehen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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> Setz mal Breakpoints, das ist lustig.
*BOOM!*

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Andreas G. schrieb:
> Ich persönlich finde noch dazu im z-Bereich weniger Literatur.

Da gibt's sogar ganze Bücher zu. Signal Theorie behandelt die z 
Transformation bis ins kleinste Detail.

Und dann gibt es darüber hinaus auch noch ganze Bücher bezüglich 
digitaler Regelung.

Alternativ die Appnotes von TI, dort gibt es auch zahlreiche Hinweise, 
wie man digitale Regelungen aufbaut.

Und, falls vorhanden, über die digitale IEEE library die zahlreichen 
Papers.

Mehrere Doktorarbeiten von der ETH und RMIT (alternativ Monash) 
behandeln das Thema digitale Regelung.

Bei konkreten Fragen kannst du dich gerne bei mir melden.

Gruß,

Autor: Andreas G. (mrperfekt)
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Hallo
Danke für die schnelle Antwort.
Welche paper von IEEE kannst du den zu dem Thema empfehlen?.
Danke für den Tipp mit Doktorarbeiten. Appnotes habe ich schon ein paar 
gesehen aber noch nichts exakt treffendes. Ich werde mal dezidiert bei 
TI nachsehen.

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Autor: soso (Gast)
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Andreas G. schrieb:
> Bei einer Softwarelösung solltest du aufpassen: Die Regelung muss
> trotzdem implementiert werden. Die Schwierigkeit ist hierbei jedoch die
> Parameter zu identifizieren. Ich persönlich finde noch dazu im z-Bereich
> weniger Literatur.

Meinst du die Z-Transformation?
Jedenfalls wäre es eine gute Idee, in ein Skriptum zum Thema zu starten.

Das hier hätte ich zum Beispiel gefunden:
https://www.ifr.ing.tu-bs.de/static/files/lehre/vorlesungen/gdr/Skript_GdR.pdf

Natürlich gibt es eine Million Tonnen Bücher zu dem Thema. Das genannte 
Skriptum hat ein Literaturverzeichnis.

Überhaupt wäre die Z-Transformation der falsche Startpunkt - das ist am 
ehesten ein Verfahren deinen Regler in ein zeitdiskretes System zu 
übersetzen. Du brauchst aber erst mal einen Regler.
D.h. erst mal musst du mathematisch formulieren, wie das fertige System 
aus Regler und Strecke aussieht, ob und wie das stabil zu bekommen ist, 
und so weiter.
Dann erst kannst du das in ein zeitdiskretes System übersetzen.

Natürlich kannst du dir einen Regler aus einer Appnote pflücken und 
implementieren, aber wenn du den nicht verstanden hast, wird das 
Debuggen die reinste Hölle.

Oh, ich sehe, du hast ein par schöne Links bekommen. Um die zu 
verstehen, brauchst du das von mir verlinkte Skriptum.

Autor: ichbin (Gast)
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Hi

Und nein. Ich könnte so ein Netzteil niemals entwickeln.
Aber vielleicht könnte der TO ja eines zum Zerlegen kaufen. Als 
Lehrgeld. Bis seine Kreation läuft wird sicherlich deutlich mehr als 30€ 
in magischen Rauch verwandelt sein.
Mich wundert eh, dass so lange von Buck Converter gesprochen wurde. Bei 
ebay gibt Cisco.Netzteile mit 3, 4, 6 und 8,7kW aAusgangsleistung bei 
42V Nennspannung für ziemlich wenig Geld.
Im Link beislpielsweise das 6kW. Hergestellt von Astec. beinhaltet 2 
einzelne Netzteile die parallelgeschaltet sind. Mit PFC und benötigt 2 x 
230V für volle Leistung. Das kommt für nicht Mal 30€ zu dir.
Weiters gibt es noch das CAC4000. Das enthält ein einzelnes Netzteil mit 
4kW und 42V. Gibst auch für ca 30€. Das enthält neben der PFC-Stufe 
einen LLC-Wandler der durch einen CXA8038 von Sony gesteuert wird. 
Gebaut wurde das Netzteil von Sony.
https://www.ebay.de/sch/i.html?_from=R40&_trksid=p2380057.m570.l1313.TR0.TRC0.H0.Xws-cac-6000w.TRS0&_nkw=ws-cac-6000w&_sacat=0

Im Mosfetkillerforum gibts zwei Threads wo die Dinger vorgestellt 
wurden.

MfG ichbin

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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> Mich wundert eh, dass so lange von Buck Converter gesprochen wurde.
So schlecht ist diese Wandlerart hinsichtlich Bumms und Wirkungsgrad ja 
nicht. Wenn man keine galvanische Trennung vom Netz braucht und die PFC 
mal außer Acht lässt - wieso nicht?

In den meisten kleineren Solarwechselrichtern zur Netzeinspeisung sind 
StepUp-Wandler mit bis zu 3kW und nur einer einzelnen Stufe drin. Mit 
genügend hoher Spannung ist die Leistung kein Problem. 6kW sind bei 200V 
gerade mal 30A und die macht eine einzelne StepUp- oder StepDown-Stufe 
ohne größere Probleme.

Beitrag #5365587 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: Dennis K. (scarfaceno1)
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jz23 schrieb:
> Und du fragst, warum man µCs so selten für sowas nimmt. Da haste gleich
> schonmal einen triftigen Grund. Davon abgesehen, dass du bei 16MHz und
> 100kHz Schaltfrequenz gerade mal 160 Takte zur Berechnung und dem Setzen
> der Pins hast. Und auch nur 160 Stufen Auflösung. Ist jetzt nicht so der
> Knüller...

Also knapp 2 kW Dauer- und 3kW Spitze gehen sehr gut mit 16MHz.

http://www.votronic.de/index.php/de/produkte2/sinus-wechselrichter/standard-ausfuehrung/smi-1700-st-nvs#technische-daten

Der Wirkungsgrad ist allerdings auch nicht 99.8%...

Autor: Falk B. (falk)
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@Dennis K. (scarfaceno1)

>> Und du fragst, warum man µCs so selten für sowas nimmt. Da haste gleich
>> schonmal einen triftigen Grund. Davon abgesehen, dass du bei 16MHz und
>> 100kHz Schaltfrequenz gerade mal 160 Takte zur Berechnung und dem Setzen
>> der Pins hast. Und auch nur 160 Stufen Auflösung. Ist jetzt nicht so der
>> Knüller...

>Also knapp 2 kW Dauer- und 3kW Spitze gehen sehr gut mit 16MHz.

>http://www.votronic.de/index.php/de/produkte2/sinu...

Woher weißt du, daß in der Kiste ein 16 MHz AVR werkelt?

Autor: Dennis K. (scarfaceno1)
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Hab da meine Ausbildung gemacht...
:-)

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